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分析垃圾焚烧发电的技术特点及问题

    随着人们环保意识的增强,垃圾焚烧问题成为社会关注的焦点,于是,我国垃圾焚烧发电技术近几年逐步发展起来了。

    1、垃圾焚烧发电技术类型及特点

    1.1机械炉排技术

    机械炉排焚烧炉的工作原理为垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排,由于炉排之间的交错运动,将垃圾向下方推动,使垃圾依次通过炉排上的各个区域,直至燃尽排出炉膛。燃烧空气从炉排下部进入并与垃圾混合;炉的受热面产生热蒸汽,同时烟气也得到冷却,最后烟气经烟气处理装置处理后排出。炉排炉焚烧过程运行稳定,对垃圾的彻底处理能力强,适于连续运行,经优化的烟气处理技术后排放达标。但是炉排的材质要求和加工精度要求高,要求炉排与炉排之间的接触面相当光滑、排与排之间的间隙相当小。另外机械结构复杂,损坏率高,维护量大。目前我国大型城市的垃圾焚烧处理绝大多数采用炉排炉垃圾焚烧技术。

    1.2回转炉技术

    回转炉焚烧技术包含贮存废弃物、进料、炉体、废热回收及二次污染控制等多个环节。垃圾燃烧时由高端送入低速回转的圆筒,为保证效果布置窑身时略微前倾,垃圾在圆筒在内翻转燃烧,燃烧完全后残留物质由圆筒下段排出孔排除。回转炉分成两种:水冷壁式与耐火砖衬式。前者转筒周边排列水冷壁,水冷壁将筒体热量吸收并传送出去,将风室设置在筒体下部,空气通过水冷管进入到桶内,并与桶内气体均匀混合完成整个燃烧过程;后者可以将垃圾燃烧产生的热量收储其中,同时因为燃烧温度较高,空气从筒体一端进入造成中心出现空气过剩问题,但周边并没有足够的空气支持燃烧,加上筒体自重偏大,转速不快,筒体内的垃圾无法与中心空气均匀混合,出现大量未燃烧垃圾。

    1.3流化床技术

    流化床焚烧炉物料处于悬浮状态,空气会跟垃圾充分的接触,烟气的流速也变得较高,燃烧效果好,通过分级燃烧能够有效降低氮氧化物的排放,实现低成本脱硫,灰渣易于综合利用,负荷调节范围大,燃烧稳定。但是,流化床一般难以焚烧大块垃圾,因此对垃圾的前分选和破碎工序要求严格,由此限制了其在工业废弃物和城市垃圾焚烧领域的发展。另外,由于垃圾和砂粒在炉内呈流化状态,加上补充燃煤,所以烟气中的粉尘含量较大,除尘器负担加重,飞灰量增多,处理费用增加。近年来,由于煤价的上涨,飞灰量大、需要预处理等原因,使得流化床垃圾焚烧炉在我国的应用和发展受到一定的制约。

    2、相关的环保要求以及技术规范

    为规范生活垃圾焚烧处理工程规划、设计、施工、验收和运行管理,国家相关部门发布了《生活垃圾焚烧污染控制标准》,批准了《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》,在生活垃圾焚烧厂的选址要求、技术要求、入炉物要求、运行要求和排放要求等方面给出了明确的标准和规范。

    2.1选址要求

    应符合城乡总体规划、环境保护规划和环境卫生专项规划,并符合当地的大气污染防治、水资源保护、自然生态保护等要求,依据环境影响评价结论确定厂址位置。

    2.2技术要求

    焚烧温度不小于850℃,停留时间不小于2s,焚烧渣热灼减率不高于5%;焚烧能力大于等于300t/d;焚烧炉烟囱不低于60m,其他焚烧炉烟囱不低于45m;烟囱应按规范要求设置采样孔。

    2.3入炉物要求

    混合生活垃圾、性质与生活垃圾相近的一般工业固体废物、生活污水处理设施污泥等可以直接入炉焚烧,危险废物、电子废物及其处理处置残余物不得入炉焚烧。

    2.4运行要求

    焚烧炉每年启动、停炉过程排放污染物的持续时间以及发生故障或事故排放污染物持续时间累计不应超过60h;焚烧炉启动时,温度达到850℃以上方可投入垃圾;焚烧炉停炉时,应启动垃圾助燃系统,保证剩余垃圾完全燃烧。

    2.5排放控制要求

    焚烧炉(现有焚烧炉在2016年1月1日以后)颗粒物小时均值不高于30mg/m3,氮氧化物小时均值不高于300mg/m3,SO2小时均值不高于100mg/m3,氯化氢小时均值不高于60mg/m3,CO小时均值不高于100mg/m3,汞及其化合物测定均值不高于0.05mg/m3,二噁英类测定均值不高于0.1ngTEQ/m3。

    2.6监测要求

    烟气在线监测指标应至少包括一氧化碳、颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和氯化氢。重金属类污染物和焚烧炉渣热灼减率的监测每月至少开展一次,对烟气中二噁英类的监测每年至少开展一次。

    3、垃圾焚烧发电技术存在的问题

    3.1环境本体容量的威胁

    城市垃圾焚烧会产生多种污染物,而目前我国为控制垃圾排放制定的《生活垃圾焚烧污染控制标准》中仅仅明确规定了10种污染物,主要包括烟尘、CO、SO2、氯化氢、氮氧化物、二噁英、Hg 等等。根据我国目前最新的环评标准,所规定的二噁英的最高警戒值是0.6pg TEQ/m3,然而在北上广一线城市中,大气中的二噁英监测数据已经逐渐逼近,更有甚至超过这一极限值的。

    虽然大气环境中的二噁英并不是完全由焚烧发电产生的,但是在大气环境容量整体已经接近饱和的情况下,任何新增加的焚烧厂都会导致人们面临的环境风险增加。

    3.2受垃圾分类制约较大

    在垃圾分类不完善的情况下,由于混入了大量不宜燃烧的垃圾,导致焚烧垃圾热值较低,需掺煤或喷油辅助燃烧,使垃圾发电演变为“小煤电、小油电”。同时,由于焚烧温度不宜控制(难以达到 850℃),二噁英等污染物的控制效果也将明显降低。此外,电池、电子产品等含有重金属的垃圾,如果未经分拣,焚烧废气中的重金属含量将会较高。而我国垃圾分类处理的设备较少,通过机械化分类成本较高且规模有限,不能满足垃圾分类处理的需要。目前的垃圾分类主要依靠拾荒人群,缺乏规范和约束,致使垃圾在捡拾、收集、运输、加工过程中造成严重的二次污染。

    3.3相关监管体制不完善

    城市垃圾焚烧发电厂会产生大量的污染物,主要包括飞灰、渗滤液、废气等。对其清洁处理与处置是避免产生二次污染的关键所在。虽然国家明确规定垃圾焚烧发电厂是我国环保部门重点监控和管理企业,但是根据相关调查显示,被当地环保部门列入重点监控企业的比例不足40%,环保部门的监管不利,其给民众带来的健康威胁确是无法衡量的。虽然垃圾焚烧技术已比较成熟,但是环保部门的监管仍然是确保垃圾焚烧发电厂清洁无污染排放的重要环节。加强对焚烧企业的排放实时监管,从根本源头上杜绝任何可能会给群众带来的环境危害。

    3.4相关制度还有待完善

    国家在垃圾焚烧发电产业链上的制度有待进一步的完善,对于垃圾处理费用有待加强规范,目前垃圾焚烧企业还靠着国家政府的相应补贴和提高发电价格来维持整个发电厂的整个运行生产过程。

    3.5前期投资成本比较大

    目前在大中城市的焚烧发电公司,都是采用的国外先进的机器设备,在前期投入建造的成本相对较多,运营的压力较大,当前垃圾发电厂的投资成本一般在40-70万元/t,在一定程度上影响了发电的营业收入。

    4、提高垃圾焚烧发电技术的措施

    4.1完善分类以及回收工作

    要想从根本上提高垃圾焚烧发电技术,就要从实际管控结构和源头出发,针对垃圾的分类及回收工作给予必要的重视,确保不会造成严重的资源浪费。技术人员要对燃烧效率进行重新利用,确保垃圾处理和回收项目符合相关标准,并大力度建设垃圾焚烧发电厂,提高建设水平,有效减少填埋场的数量,从根本上提升原料利用效率,确保垃圾分类工作切实有效,从而更好地助力垃圾焚烧发电技术的运行。总之,对于垃圾焚烧发电技术运行项目来说,只有保证垃圾资源焚烧技术的源头管理得到升级,才能真正保证技术运行的完整度和有效性。

    4.2提高技术工艺运行要求

    在运行过程中,垃圾焚烧发电技术需要技术人员给予必要的重视。不仅要集中关注技术参数,也要对技术运行环境及运行要求进行仔细甄别。在垃圾焚烧发电厂运行过程中,若是规模不符合标准,就需要引进先进技术工艺和基础设备。特别要注意的是,在垃圾焚烧发电技术运行过程中,要对具体要求和参数进行集中分析。例如,在垃圾焚烧发电过程中,焚烧炉内的垃圾要保证得到充分燃烧,而在二次燃烧室内部,总烟气数量要在850℃以上的环境中停留2s以上。粉筛炉内的渣子热灼减效率要在3%以下。

    4.3合理降低相关建设成本

    现阶段我国垃圾发电厂建设成本偏高的主要原因在于全部采用成本高昂的进口设备进行垃圾焚烧发电。目前我国生产的设备与国外相比还存在一定差距。全部采用进口设备进行垃圾焚烧发电会对我国垃圾发电厂造成巨大经济压力,所以,针对此种情况,从国外进口主要的焚烧设备,再配以国内的辅助设备,保证主要设备的利用率且发挥出辅助设备的功能,在保证垃圾发电厂正常运行的同时降低成本。珠海市某垃圾发电厂就采用此法,从美国进口炉排,在采购国内的辅助设备,使每吨垃圾处理费用降低至34万元。且自2000年投产以来该设备运行状态一直良好,由此可见,焚烧设备国产化是我国降低建设成本的主要方法。需要相关生产单位不断提高自身制造技术,研发新的设备与产品。

    4.4科学减少有害物质排放

    垃圾焚烧后的尾气中,一般存在许多有还物质,消除有害物质的方法有很多种,减少塑料焚烧,采用垃圾分拣技术等许多其他的方法,半干式加布袋除尘系统和多流体碱雾发生器脱硫技术就得到了广泛应用。半干式加布袋除尘系统主要由石灰浆、布袋除尘器、活性炭几部分组成,其除尘系统所采用的主要原理是:以石灰浆中和烟气中的酸性气体,用布袋除尘器消灭尾气中的灰尘,利用活性炭的吸附作用吸附灰尘中的二恶英和易挥发的重金属,从而有效降低垃圾发电厂工作过程中给周围环境带来的有害物质。鉴于垃圾的复杂成分,且从经济角度出发,多流体碱雾发生器脱硫技术效果显著,也经常采用。

    5、结语

    总的来说,我国垃圾焚烧发电技术在迅速发展,未来我国垃圾焚烧发电技术将迅速发展将成为一种必然趋势,这对我国的可持续发展十分有利。


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